一種兼具多種吸能形式的碰撞吸能裝置和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸能裝置，尤其涉及一種可大幅度降低碰撞的瞬間沖擊力，同時可保持碰撞過程中吸能的持續(xù)性和高效性的碰撞吸能裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于我國汽車保有量與日劇增、交通狀況擁擠等因素，汽車安全事故的發(fā)生率也逐漸增大。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全球每年約有130萬人死于道路交通事故。因此，車輛的安全問題在車輛設(shè)計(jì)中變的至關(guān)重要。
[0003]科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使得電子技術(shù)、新型材料等被廣泛應(yīng)用于汽車防碰撞領(lǐng)域。同時，汽車的安全技術(shù)方面也有很大的發(fā)展，汽車設(shè)計(jì)方面也考慮到經(jīng)濟(jì)性、可靠性、環(huán)保性等多種因素，這些需求都使得在汽車碰撞領(lǐng)域的安全裝置方面推陳出新。
[0004]然而，在當(dāng)今的汽車碰撞過程中，汽車碰撞安全裝置的吸能方式主要以折疊變形產(chǎn)生的塑性吸能為主。導(dǎo)致目前的汽車吸能裝置具有吸能形式單一、吸能效率低等缺點(diǎn)。因此，本發(fā)明裝置提出一種采用多種吸能形式組合的新型吸能結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有大幅度降低瞬間碰撞力、均勻分布碰撞載荷、裝置結(jié)構(gòu)簡單、持續(xù)高效吸能等方面的優(yōu)點(diǎn)，很好的保護(hù)了車內(nèi)乘員的安全性。并且，該碰撞裝置應(yīng)用范圍廣，可適用于其它碰撞吸能領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的問題是克服傳統(tǒng)塑形折疊變形吸能的缺陷，合理的設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡單，能大幅度降低瞬間碰撞力、均勻分布碰撞載荷、持續(xù)高效吸能的裝置。并且要求此裝置具有使用范圍廣泛，成本相對較低的特點(diǎn)。
[0006]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種兼具多種吸能形式的碰撞吸能裝置，包括擠壓部和脹裂部；所述脹裂部包括至少一個脹裂單元；所述脹裂單元分為連續(xù)設(shè)置的第一圓柱體、圓臺和第二圓柱體；所述第一圓柱體的底面積與圓臺的下底面積相同；第二圓柱體的底面積與圓臺的上底面積相同；所述脹裂單元的中心為一中空的容置腔；所述容置腔內(nèi)設(shè)有吸能材料；
[0007]所述擠壓部包括擠壓桿和擠壓板；所述擠壓桿分為階梯型連續(xù)設(shè)置的第一擠壓桿和第二擠壓桿；所述第一擠壓桿的直徑小于所述第一圓柱體的底面直徑且大于第二圓柱體的底面直徑；第二擠壓桿的直徑大于所述第一圓柱體的底面直徑；所述擠壓板的直徑大于所述第一圓柱體的底面直徑。
[0008]在一較佳實(shí)施例中:所述吸能材料為泡沫鎂；所述泡沫鎂與第二圓柱體的內(nèi)壁為過渡配合。
[0009]在一較佳實(shí)施例中:所述擠壓桿和擠壓板的材料為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，且為實(shí)體結(jié)構(gòu)。
[0010]在一較佳實(shí)施例中:所述脹裂部的材料為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
[0011]本發(fā)明還提供了一種將上述兼具多種吸能形式的碰撞吸能裝置用于交通工具中的用途。
[0012]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]1.本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)了多種吸能形式的有效復(fù)合，包括縱向壓縮吸能、橫向擠壓吸能、脹裂吸能和撕裂吸能。多種吸能方式的組合使得碰撞時的沖擊載荷大幅度降低，減緩了沖擊載荷的波動，使得沖擊載荷趨于平穩(wěn)，提高了吸能效率。
[0014]2.本發(fā)明裝置中的泡沫鎂在階梯形擠壓桿的壓縮過程中，發(fā)生了縱向壓縮和橫向擠壓兩次吸能，較傳統(tǒng)的壓縮吸能多了一種吸能形式，提高了能量吸收的效率。
[0015]3.本發(fā)明裝置很好的利用自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，第二圓柱體可進(jìn)行兩次能量的吸收。第二圓柱體在發(fā)生脹裂吸能后，隨著階梯型擠壓桿的壓潰，發(fā)生撕裂吸能，大大增大了同一部位利用率，提高了吸能的效率，也節(jié)約了成本。
[0016]4.本發(fā)明裝置采用圓柱體、圓臺結(jié)構(gòu)間隔排列的方式，結(jié)構(gòu)簡單，適合大量生產(chǎn)制造。
[0017]5.本發(fā)明裝置采用新的吸能形式，通過階梯型擠壓桿對泡沫鎂的縱向壓縮和圓柱體的橫向擠壓，發(fā)生縱向壓縮吸能和橫向擠壓吸能，圓柱體、圓臺的脹裂、撕裂吸能，使得能量在吸收方面變得持續(xù)且高效。
[0018]6.擠壓桿采用階梯型設(shè)計(jì)，此種設(shè)計(jì)很好的利用了擠壓桿直徑大小的不同這一特點(diǎn)，使得圓臺和圓柱體能同時發(fā)生脹形，達(dá)到均勻分布碰撞載荷的目的，以保護(hù)車內(nèi)人員免受二次碰撞的傷害。
[0019]7.由于階梯形擠壓桿是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的實(shí)心結(jié)構(gòu)，因此可承受較大的沖擊力且具有良好的能量吸收能力，在撕裂完成后，可進(jìn)一步保護(hù)車內(nèi)人員的安全。
[0020]8.本裝置采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)，由于CFRP具有密度小，強(qiáng)度高，韌性好等特點(diǎn)，使得本裝置質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，便與制造，安全可靠；由于CFRP在脹裂吸能和撕裂吸能方面優(yōu)于其他材料，從而提高了能量的吸收率。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中脹裂部的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中擠壓部的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中碰撞前擠壓部和脹裂部的剖視圖；
[0024]圖4為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中碰撞后脹裂部的示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中碰撞吸能裝置的吸能曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下文結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0027]參考圖1-2，一種兼具多種吸能形式的碰撞吸能裝置，包括擠壓部I和脹裂部2 ;所述脹裂部2包括至少一個脹裂單元；所述脹裂單元分為連續(xù)設(shè)置的第一圓柱體21、圓臺22和第二圓柱體23 ;所述第一圓柱體21的底面積與圓臺22的下底面積相同；第二圓柱體23的底面積與圓臺22的上底面積相同；所述脹裂單元的中心為一中空的容置腔24 ;所述容置腔24內(nèi)設(shè)有吸能材料25 ;所述吸能材料25為泡沫鎂；所述泡沫鎂與第二圓柱體23的內(nèi)壁為過渡配合。
[0028]所述擠壓部I包括擠壓桿11和擠壓板12 ;所述擠壓桿11分為階梯型連續(xù)設(shè)置的第一擠壓桿111和第二擠壓桿112 ;所述第一擠壓桿111的直徑小于所述第一圓柱體21的底面直徑且大于第二圓柱體23的底面直徑；第二擠壓桿112的直徑大于所述第一圓柱體21的底面直徑；所述擠壓板12的直徑大于所述第一圓柱體21的底面直徑。
[0029]本實(shí)施例中，所述擠壓桿11和擠壓板12的材料為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，且為實(shí)體結(jié)構(gòu)。所述脹裂部2的材料為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
[0030]由于泡沫鎂具有多孔結(jié)構(gòu)和金屬特性，使得泡沫鎂具有多種優(yōu)秀的物理和力學(xué)性能，如:輕質(zhì)、高比強(qiáng)度、吸聲、減振、有效的吸收沖擊能、電磁屏蔽等多種優(yōu)良性能。當(dāng)發(fā)生碰撞時，第一擠壓桿111縱向壓縮填充在裝置中的泡沫鎂，發(fā)生縱向壓縮吸能，接著整個裝置的內(nèi)壁橫向擠壓泡沫鎂，發(fā)生橫向擠壓吸能。在裝置的容置腔24中填入泡沫鎂，不僅可以改善裝置的強(qiáng)度和剛度，還使得裝置在壓縮過程中不易扭曲變形，提高裝置在碰撞過程中受力壓縮的穩(wěn)定性，使得能量吸收也更加充分。
[0031]碰撞發(fā)生后，由于第二圓柱體23和泡沫鎂是過盈配合，擠壓桿11先縱向壓縮泡沫鎂，同時泡沫鎂也受到第二圓柱體23內(nèi)壁的橫向擠壓，使得泡沫鎂發(fā)生縱向壓縮和橫向擠壓兩次吸能；在壓縮桿11移動的過程中，第一圓柱體21、圓臺22和第二圓柱體23發(fā)生脹形，由于第二圓柱體23的直徑較小，脹形后接著脹裂，發(fā)生脹裂吸能，此部位接著受到第一擠壓桿111壓力作用，沿著裂紋局部撕裂，發(fā)生撕裂吸能，隨著擠壓桿11的進(jìn)一步移動，整個裝置沿著裂紋完全撕裂，使得能量的吸收效率達(dá)到最大。由于擠壓桿11是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的實(shí)心結(jié)構(gòu)，因此可承受較大的沖擊力且具有良好的能量吸收能力，在撕裂完成后，可進(jìn)一步保護(hù)車內(nèi)人員的安全。整個裝置的撕裂效果圖如圖4所示，吸能效果如圖5所示。
[0032]綜上所述，本實(shí)施例提供的碰撞吸能裝置的設(shè)計(jì)運(yùn)用了多種吸能方式，提高了能量的吸收效率，很好的利用了材料的性能，使得能量吸收充分和高效，同時大幅度降低了碰撞的瞬間載荷，使得在之后的能量吸收方面持續(xù)均勻。
[0033]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種兼具多種吸能形式的碰撞吸能裝置，其特征在于:包括擠壓部和脹裂部；所述脹裂部包括至少一個脹裂單元；所述脹裂單元分為連續(xù)設(shè)置的第一圓柱體、圓臺和第二圓柱體；所述第一圓柱體的底面積與圓臺的下底面積相同；第二圓柱體的底面積與圓臺的上底面積相同；所述脹裂單元的中心為一中空的容置腔；所述容置腔內(nèi)設(shè)有吸能材料； 所述擠壓部包括擠壓桿和擠壓板；所述擠壓桿分為階梯型連續(xù)設(shè)置的第一擠壓桿和第二擠壓桿；所述第一擠壓桿的直徑小于所述第一圓柱體的底面直徑且大于第二圓柱體的底面直徑；第二擠壓桿的直徑大于所述第一圓柱體的底面直徑；所述擠壓板的直徑大于所述第一圓柱體的底面直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具多種吸能形式的碰撞吸能裝置，其特征在于:所述吸能材料為泡沫鎂；所述泡沫鎂與第二圓柱體的內(nèi)壁為過渡配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具多種吸能形式的碰撞吸能裝置，其特征在于:所述擠壓桿和擠壓板的材料為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，且為實(shí)體結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具多種吸能形式的碰撞吸能裝置，其特征在于:所述脹裂部的材料為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
5.一種將權(quán)利要求1至4中兼具多種吸能形式的碰撞吸能裝置用于交通工具中的用途。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種兼具多種吸能形式的碰撞吸能裝置：包括擠壓部和脹裂部；所述脹裂部包括至少一個脹裂單元；所述脹裂單元分為連續(xù)設(shè)置的第一圓柱體、圓臺和第二圓柱體；所述第一圓柱體的底面積與圓臺的下底面積相同；第二圓柱體的底面積與圓臺的上底面積相同；所述脹裂單元的中心為一中空的容置腔；所述容置腔內(nèi)設(shè)有吸能材料；所述擠壓部包括擠壓桿和擠壓板；所述擠壓桿分為階梯型連續(xù)設(shè)置的第一擠壓桿和第二擠壓桿；所述第一擠壓桿的直徑小于所述第一圓柱體的底面直徑且大于第二圓柱體的底面直徑；第二擠壓桿的直徑大于所述第一圓柱體的底面直徑；所述擠壓板的直徑大于所述第一圓柱體的底面直徑。
【IPC分類】B60R19-02
【公開號】CN104527555
【申請?zhí)枴緾N201510004545
【發(fā)明人】張勇, 葛平政, 魯明皓, 胡中偉, 林添良
【申請人】華僑大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月6日